量子点发光二极管（QLED）已成为极具潜力的新一代发光显示技术。然而，蓝色QLED性能远落后于红、绿两色，成为QLED商业化的主要瓶颈。研究者为了获得高性能的蓝色QLED，多采用能够降低空穴注入势垒的聚N-乙烯基咔唑（PVK）作为空穴传输层（HTL）。以往研究者采用调整量子点结构或加入电子阻挡层等手段改善蓝色QLED载流子注入不平衡等问题，但这些技术手段虽然可以在一定程度上改善器件性能，但器件效率仍旧偏低。通过研究发现PVK作为空穴传输层制备高效蓝色QLED长期依赖于PVK出厂批次的影响，使得高性能蓝色QLED的制备仍然具有很大的挑战性和偶然性。
近日，吉林大学纪文宇教授和河南大学申怀彬教授团队合作，利用界面阻挡层限制PVK电子陷阱捕获器件结构中的电子，在整个器件结构中实现了高效率电子和空穴复合，获得了高性能蓝色QLED。文中选用PL QY接近90%、峰位为470 nm的ZnCdSe/ZnS （简称“E-QDs”）量子点作为发光层，同时在PVK和E-QDs之间引入半峰宽仅为14 nm，峰位为428 nm的ZnSe/ZnS（简称“I-QDs”）量子点作为界面修饰层。最终构筑的蓝色QLED器件外量子效率达20.6%，这也是目前报道蓝色QLED性能的最高值。
该项工作首先通过实验和理论相结合的方式，利用位移电流技术（DCM）手段证明出PVK电子陷阱的存在，并结合TD-DFT分子建模手段拟合计算得到PVK的平均缺陷能级位置大约在-3.56 eV，这项结果与先前报道的聚合物的陷阱位置相一致（图1）。
图1单电子器件与PVK的电学性能。（a）含有PVK层的纯电子器件能级图；（b）位移电流测量系统原理图。（c）不含有和（d）含有PVK层的电流密度差ΔJ（即第一次和第二次扫描）随电压的变化。（e）含有不同缺陷的PVK的LUMO能量和陷阱分布，（f）PVK的LUMO/HOMO和平均陷阱位置分布。
图3（a）QLED结构示意图。（b）ITO/PEDOT:PSS/PVK/QDs/ZnMgO截面TEM图像。（c）QLED的能级示意图。（d）I-QDs和（e）E-QDs的UPS光谱。（f）基于PVK和PVK/I-QDs层的单电子（EOD）和单空穴（HOD）的电流密度-电压（J-V）曲线。
图4 QLED的光电特性。（a）不同结构的蓝色QLED的电流密度-电压-亮度（J-V-L）和（b）EQE-亮度-电流效率(ηEQE-L-ηA)示意图。（c）E-QDs薄膜的PL谱和器件的EL谱。插图为6V驱动电压下基于PVK/I-QDs器件的照片。（d）不同结构的QLED的TrEL光谱。（e）TrEL谱的上升沿边和（f）下降沿。
相关研究成果“High-performance blue quantum-dot light-emitting diodes by alleviating electron trapping”发表于Advanced Optical Materials期刊（IF：9.926）上。吉林大学物理学院王芳芳博士生和河南大学硕士生花清照为该论文共同第一作者，通讯作者为纪文宇教授、张汉壮教授和吝青丽副教授，吉林大学物理学院为该论文的第一单位。该项研究受到国家自然科学基金重点项目的支持。该团队长期致力于半导体纳米材料（量子点）薄膜物理、发光器件及应用研究。在材料的研究和器件结构设计上取得了一系列的原创性成果，对于推动未来照明显示领域具有重要意义。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adom.202200319
（来源：今日论文）
